Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГИПОХЛОРИТНОГО РАСТВОРА

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам переработки растворов, содержащих гипохлорит кальция.

Известны способы обезвреживания гипохлоритного раствора (авт. свид. СССР N 311866, опубл. БИ 25 1971 г.; патент РФ 2073637, опуб. БИ N 5 1997 г., пат. 2080304, опуб. БИ N 15 1997 г.) путем обработки раствора восстановителями, например карбамидом, раствором лигносульфона технического, пероксосольватом карбоната натрия или пероксосольватом мочевины.

Недостатком данных способов являются большие затраты на приобретение восстановителя и низкая степень обезвреживания гипохлоритного раствора.

Известны способы обезвреживания гипохлоритного раствора (авт. свид. СССР N 311867 опубл. БИ 25 1971 г.; N 670533 опуб. БИ 24 1979 г.) путем подогрева раствора и обработку его восстановителями-катализаторами. Нагревание гипохлоритного раствора осуществляют до температуры 80-100^oC в присутствии солей никеля, кобальта, железа и меди.

Недостатком данных способов является низкая степень обезвреживания гипохлоритного раствора.

Известен способ обезвреживания гипохлоритного раствора (патент РФ N 2091327, опубл. БИ N 27 1997 г.), наиболее близкий к заявленному изобретению как по признакам, так и по достигаемому результату и используемый в качестве прототипа. Способ включает разложение гипохлоритного раствора при нагревании до 90^oC в присутствии катализатора - растворов тяжелых металлов, взятых в объемном соотношении 1:500-1000, а для нагревания используют отходящие топочные газы.

Недостатком данного способа обезвреживания гипохлоритного раствора является то, что в процессе обезвреживания образуется осадок карбоната кальция, который осаждается в аппаратуре и трубопроводах, снижая тем самым производительность процесса обезвреживания и производительность действующего оборудования.

Задачей изобретения является повышение производительности процесса обезвреживания за счет повышения скорости обезвреживания гипохлоритного раствора и за счет снижения образования карбоната кальция.

Поставленная задача решается тем, что в способе обезвреживания гипохлоритного раствора, включающем нагревание раствора топочными газами, новым является то, что в качестве топочных газов используют смесь, полученную в процессе сжигания природного газа в хлоре, топочные газы подают непосредственно в раствор, который циркулирует в системе бак-испаритель, и процесс обезвреживания осуществляют в присутствии хлорида водорода, содержащегося в топочных газах.

Кроме того, топочные газы подают в испаритель при температуре 400-1200^oC.

Кроме того, сжигание хлора в природном газе осуществляют при соотношении хлор : природный газ : воздух, равном 1:2:3,5.

Кроме того, обработку гипохлоритного раствора топочными газами осуществляют при температуре 100-120^oC.

Кроме того, концентрацию хлорида кальция на выходе из бака поддерживают в пределах 29-34 вес.%.

Кроме того, гипохлотный раствор подают в испаритель со скоростью 15-25 т/ч.

Кроме того, топочные газы подают противоточно движению раствора.

Кроме того, топочные газы подают прямоточно движению раствора.

Использование в качестве топочных газов смеси, полученной в результате сжигания природного газа в хлоре при соотношении хлор : природный газ : воздух, равном 1: 2:3,5, и температуре подачи смеси 400-1200^oC, позволяет повысить скорость реакции обезвреживания за счет повышения температуры процесса обезвреживания гипохлоритного раствора до 100-120^oC и тем самым повысить производительность процесса.

Проведение процесса обезвреживания гипохлоритного раствора в кислой среде в присутствии хлорида водорода при температуре 100-120^oC при циркуляции раствора в системе бак-испаритель со скоростью 15-25 т/ч позволяет уменьшить процесс карбонизации раствора и тем самым снизить отложения солей в трубопроводах.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволило установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом для специалиста из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Пример осуществления способа.

В топку на сжигание природного газа подается 14500 нм³/ч воздуха, 800 нм³/ч метана (природного газа) и 400 нм³/ч анодного хлоргаза при содержании хлора 75% (остальное - воздух), поддерживая соотношение хлор : природный газ : воздух, равном 1:2:3,5. Процесс горения метана в воздухе и хлоре протекает по следующим реакциям:
CH₄ + 2O₂ ---> CO₂ + 2H₂O, (1)
CH₄ + O₂ + 2Cl₂ ---> 4HCl + CO₂ (2)
Полученные топочные газы, содержащие, об.%: 3,3 HCl; 0,1 Cl₂; 5,0 CO₂, 9 H₂O, 10,2 O₂, 72,4 N₂ в количестве 16000 нм³/ч, при температуре 400-1200^oC противоточно или прямоточно поступают в испаритель. В бак испарителя подают со скоростью 20 тонн в час исходный гипохлоритный раствор состава, мас.%: 15,3 CaCl₂; 3,2 CaO; 4,6 Ca(ClO)₂, остальное - вода, который циркулирует в системе испаритель-бак. Гипохлоритный раствор, полученный, например, в результате обезвреживания хлорсодержащих газов известковым молоком в скрубберах, подают в бак, откуда он с помощью насоса поступает в испаритель. Разложение гипохлорита кальция происходит, главным образом, под действием нагревания растворов до температуры 100- 120^oC. При этом протекает основная реакция
Ca(ClO)₂ ---> CaCl₂ + O₂. (3)
Однако в присутствии катализатора протекает реакция
3CA(ClO)₂ ---> 2CaCl₂ + Ca(ClO₃)₂ (4)
в кислой среде
Ca(ClO)₂, + 2 HCl + 3O₂ ---> Ca(ClO₃)₂ + Cl + H₂O. (5)
При отсутствии паров хлорида водорода в испарителе протекает нежелательная реакция - карбонизация раствора
CaO + CO₂ ---> CaCO₃. (6)
Карбонат кальция образуется мелкодисперсный, из-за чего растворы плохо осветляются, осадок оседает на трубопроводах, что приводит к снижению производительности установки.

В присутствии хлорида водорода протекает реакция
CaO + 2HCl ---> CaCl₂ + H₂O. (7)
После обезвреживания гипохлоритного раствора получают растворы состава, мас. %: 30 CaCl₂; 0,6 CaO; 2,4 CaCO₃; 0,5 Ca(ClO₃)₂, 60,5 H₂O, которые выходят из испарителя в бак, и из бака - в отходы, или их используют, например, для получения товарного хлорида кальция. В процессе обезвреживания гипохлоритного раствора выделяются газы состава, об.% 43,0 N₂, 6,2 O₂, 47,2 H₂О, 1,5 CO₂, 1,9 HCl, 0,2 Cl₂, которые направляют на первую систему очистки до содержания, об.%: 44,9 N₂, 6,7 O₂, 46,7 H₂O, 1,5 CO₂, 0,2 Cl₂, затем на вторую стадию очистки до содержания, объем.% 47,0 N₂, 7,6 O₂, 43,8 H₂O, 1,4 CO₂, 0,2 Cl₂, путем обработки газов известковым молоком. Образующийся гипохлоритный раствор вновь поступает в систему бак-испаритель, где происходит его обезвреживание.

Таким образом, предложенный способ обезвреживания гипохлоритного раствора позволяет повысить производительность процесса за счет снижения образования карбоната кальция, из-за чего растворы плохо осветляются, осадок оседает на трубопроводах за счет повышения скорости процесса обезвреживания путем повышения температуры процесса.